Wandlungsfähig: Eine Servopressmaschine wird zur „Servomess“-Maschine

Seit einigen Jahren ist IEF-Werner dafür bekannt Servopressen herzustellen, die allerhöchste Genauigkeitsansprüche erfüllen. Basis hierfür sind optimal abgestimmte Komponenten, wie die speziellen Präzisionsführungen oder der steife C-Rahmen aus Werkzeugstahl. Genau diese Eigenschaften sind es, die auch industrietaugliche Höhenmessgeräte benötigen. Ein glücklicher Umstand, denn so konnte IEF für die Bürkert Werke GmbH aus Ingelfingen bei Heilbronn eine knifflige Montageaufgabe einfach lösen. Dabei wurde aus der Servopressmaschine die „Servomess“-Maschine.

Furtwangen, 02.12.2015 – Es zeichnet sich ein Trend in der Fertigungs- und Montagebranche ab: Viele Hersteller verschieben qualitätsbestimmende Faktoren weg von der spanenden Fertigungs- hin zur Montagegenauigkeit. „Dies gilt vor allem für Produkte, die immer weiter verkleinert werden“, sagt Frank Neugart, Produktmanager bei der IEF-Werner-GmbH in Furtwangen. Prinzipiell stellen Fertigungstoleranzen bei der Skalierung von Produkten nach oben keine nennenswerte Herausforderung dar. Wenn es jedoch darum geht, Produkte immer kleiner und kompakter zu gestalten, spielen sie eine sehr große Rolle. Wo früher auf Anschlag montiert wurde, erschweren nun minimale Ungenauigkeiten diese bewährte Montagemöglichkeit. Zwar lassen sich Toleranzgrenzen durch eine Auswahl geeigneter Präzisionsfertigungsverfahren gut optimieren. Das führt jedoch in den allermeisten Fällen zu inakzeptablen Produktionskosten. Industrie 4.0 kann hier effiziente Lösungen anbieten. Denn diese Vision ist in der Fertigungs- und Montagebranche schon lange kein Fremdwort mehr.

Konkret geht es dabei um dynamisch angepasste Montageprozesse. „Dynamisch“ bedeutet in diesem Zusammenhang, verschiede Produktionsparameter während der Produktion ständig an die aktuellen Gegebenheiten anzupassen. Ein darauf spezialisiertes Kommunikationssystem erfasst individuelle Messdaten, verarbeitet diese blitzschnell und passt die damit verbundenen Prozesse dynamisch an. „Unsere Servopresse nutzt die Ergebnisse der Messstation zur Offset-Korrektur“, berichtet Neugart. Jeder Montageprozess ist anders, somit ist jedes Produkt ein präzises Unikat.

Diese Genauigkeit fordert auch die Bürkert Werke GmbH aus Ingelfingen bei Heilbronn bei der Herstellung von kompakten Magnetventilen. „Es kommt besonders darauf an, dass die Abstände exakt eingehalten werden, die zum vollständigen Öffnen und zum sicherem Verschließen der Ventile nötig sind“, erklärt Ottmar Müller, Serienanlaufmanager bei Bürkert Werke. Magnetventile bestehen aus vielen kleinen Komponenten. Die funktionalen Bauteile haben meistens so komplexe Formen, dass sie sich mit herkömmlichen spanenden Fertigungsverfahren nicht wirtschaftlich herstellen lassen. Deshalb kommen nur Spritzgussteile aus Kunststoff in Frage. Mit dem Spritzgießen lassen sich Genauigkeiten von bis zu 1/100 Millimeter erreichen. Wenn es jedoch genauer werden soll, ist zusätzliche Aufmerksamkeit auf den Montageprozess zu legen. Die Entwickler von IEF-Werner haben sich dieser Aufgabe angenommen und den Montageprozess bei Bürkert optimiert. Zu diesem Zweck wurde die vorhandene Präzisionspresse aiPRESS mit einer zusätzlichen Servopresse ausgestattet. Diese wird jedoch nicht zum Fügen der Bauteile benutzt, sondern zum individuellen Ausmessen der Höhentoleranzen. Die „messPRESS“, wie die Maschine von den Schwarzwälder Ingenieuren liebevoll genannt wird, nutzt dabei den präzisen Aufbau des Grundsystems, die standardmäßig vorhandenen Messgeräte für Kraft und Weg sowie die patentierte Positionierungs- und Antastfunktion. „Lediglich einen pneumatischen Miniaturhubzylinder mussten wir in die Teileaufnahme integrieren“, erklärt Neugart. „Dieser Hub sorgt dafür, dass die oberen und unteren Messpunkte ermittelt werden können. Die Differenz daraus entspricht der Bauteilhöhe auf fünf Mikrometer genau.“ Der Messvorgang lässt sich über Parameter speziell anpassen. Der Anwender kann zum Beispiel die Antastkraft oder die Anzahl, wie oft gemessen werden soll, angeben. Die zweite Maschine, die für das Fügen auf die Zielposition zuständig ist, wurde mit der „messPRESS“ verkettet. Nachdem das Messergebnis ermittelt ist, erfolgt die Verrechnung der Daten sowie die Anpassung des Fügeprozessprogramms, das auf der Festplatte der Pressmaschine abgelegt ist. In dieser Zeit entnimmt der Bediener das Bauteil aus der Messvorrichtung und legt es, zusammen mit weiteren Teilen, in die Montagevorrichtung der Servopresse ein. Danach erfolgt die Ausführung des dynamisch angepassten Fügeprozessprogramms. „Die Ergebnisse sind perfekt und ermöglichen eine 100 prozentige Qualitätskontrolle“, erläutert Müller. Nun arbeiten die IEF-Entwickler daran, das Konzept des dynamisch angepassten Fügeprozesses als Erweiterungsmodul für alle IEF-Servopressen zukünftig ihren Kunden anbieten zu können.